способ и устройство для подачи порошкообразного топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя открытого цикла

Формула изобретения

1. Устройство для подачи порошкообразного топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя открытого цикла, содержащее топливную емкость (1), винтовой питатель (7), камеру сгорания (30), газовую турбину (36), воздушный компрессор (37), приводную сцепляющую муфту (38) и генератор 39, в котором

донная область топливной емкости (1) сообщена с винтовым питателем (7), который оборудован питающей трубкой, соединенной с камерой сгорания (30), девятый трубопровод (18а) сжатого воздуха для камеры сгорания (30) снабжен датчиком расхода (58), который соединен с устройством для установки отношения (59), при этом упомянутое устройство для установки отношения (59) соединено с топливным контроллером (60), который соединен с приводной системой, камера сгорания (30) соединена с газовой турбиной (36) с помощью трубопровода, все вращающиеся валы, а именно, вал газовой турбины (36), вал воздушного компрессора (37), вал приводной сцепляющей муфты (38) и вал генератора (39) соединены между собой, характеризующееся тем, что

упомянутый винтовой питатель (7) выполнен закрытым, а упомянутая топливная емкость (1) представляет собой топливную емкость для порошкообразного топлива, полностью герметизированную с помощью крышки (2), причем при запуске устройства в работу обеспечена возможность поступления в камеру сгорания (30) сжатого воздуха через третий трубопровод (18), емкость (21) для хранения воздуха, способную выдерживать высокую температуру и высокое давление, и девятый трубопровод (18а), а также возможность генерирования сигналов датчика расхода (58) и передачи их на устройство для установки отношения (59) с последующей передачей на топливный контроллер (60) и приводную систему и возможность подачи топлива в камеру сгорания и систему зажигания, при этом закрытый винтовой питатель (7) и топливная емкость (1) выполнены с возможностью предотвращения утечки и исключения протекания находящегося под высоким давлением горячего газа с топливом и возгорания питателя и топливной емкости, при этом обеспечена возможность прохождения горячего газа через трубопровод в газовую турбину (36) для совершения работы при расширении и приведения во вращение газовой турбины (36), причем при вращении вала газовой турбины (36) обеспечена возможность сжатия воздуха воздушным компрессором (37) и возможность поступления сжатого воздуха через трубопроводы (46) и (18а) в камеру сгорания (30) для обеспечения процесса сгорания топлива, а также обеспечена возможность генерирования электрической энергии генератором (39) и приведения в движение наземного или водного транспортного средства при вращении вала газовой турбины (36) и приводной сцепляющей муфты (38).

2. Устройство по п.1, в котором закрытый винтовой питатель (7) содержит двигатель (3), шестеренчатый редуктор (3а), внешний магнит (4), внутренний магнит (5), герметизирующую оболочку (6), корпус закрытого винтового питателя (7), питающую трубку (7а), кольцеобразное уплотнение (8), подшипник (9) и шнек (10), при этом приводная система, содержащая двигатель (3) и шестеренчатый редуктор (3а), выполнена с возможностью приведения в движение внешнего магнита (4) и, тем самым, находящихся внутри герметизирующей оболочки (6) внутреннего магнита (5) и шнека (10) за счет магнитной связи между упомянутыми внешним магнитом (4) и внутренним магнитом (5).

3. Устройство по п.1, в котором закрытый винтовой питатель (7) содержит двигатель (3'), шестеренчатый редуктор (3а'), резиновую пробку (4'), по центру которой выполнено отверстие для пропускания сквозь резиновую пробку (4') электрического провода, прикручивающуюся крышку (5'), предназначенную для фиксирования резиновой пробки (4') и герметизации упомянутого отверстия по центру последней и снабженную по центру отверстием для пропускания электрического провода, герметизирующую оболочку (6') приводной системы, корпус закрытого винтового питателя (7), питающую трубку (7а), кольцеобразное уплотнение (8'), подшипник (9) и шнек (10), при этом упомянутая приводная система плотно соединена с установленным с возможностью вращения валом шнека (10) и размещена в герметизирующей оболочке (6'), шнек (10) установлен в корпусе закрытого винтового питателя (7), а кольцеобразное уплотнение (8') установлено между герметизирующей оболочкой (6') и корпусом закрытого винтового питателя (7) и жестко закреплено с помощью винтов и гаек, причем для обеспечения герметичности закрытого винтового питателя (7) электрический провод двигателя (3') проложен в упомянутых центральных отверстиях, выполненных в резиновой пробке (4') и прикручивающейся крышке (5'), с уплотнением для исключения утечки горячего газа через эти отверстия.

4. Устройство по п.1, в котором закрытый винтовой питатель (7) содержит двигатель (3''), шестеренчатый редуктор (3а''), сальниковый кран (4''), сальник (5''), корпус закрытого винтового питателя (7), питающую трубку (7а), кольцеобразное уплотнение (8'), подшипник (9) и шнек (10), при этом упомянутый сальник (5'') установлен в месте соединения вращающегося вала закрытого винтового питателя (7) и приводной системы, состоящей из - двигателя (3'') и шестеренчатого редуктора (3а''), при этом для обеспечения герметичности закрытого винтового питателя (7) сальник (5'') набит сальниковой набивкой (8'') или сальниковым уплотнением и надежно заперт с помощью сальникового крана (4'').

5. Устройство по п.2, дополнительно оборудованное устройством для автоматического добавления вспомогательного топлива и способной выдерживать высокую температуру и высокое давление емкостью (21) для хранения воздуха, которая установлена между трехходовой трубкой (19) и девятым трубопроводом (18а), при этом упомянутое устройство для автоматического добавления вспомогательного топлива содержит стальной барабан (15), оборудованный регулятором давления (16), клапан (17), который посредством трубопровода соединен с трубкой для впуска вспомогательного топлива в камеру сгорания (30), и регулировочный клапан (28), соединенный с регулятором расхода (27), при этом упомянутый регулятор расхода (27) соединен с регулятором температуры (26), соединенным с датчиком температуры (25), который соединен с воспринимающим элементом температуры (25а), установленным на способной выдерживать высокую температуру и высокое давление емкости (21) для хранения воздуха.

6. Устройство по п.3, дополнительно снабженное устройством для автоматического добавления вспомогательного топлива и способной выдерживать высокую температуру и высокое давление емкостью (21) для хранения воздуха, установленной между трехходовой трубкой (19) и девятым трубопроводом (18а), при этом упомянутое устройство для автоматического добавления вспомогательного топлива включает стальной барабан (15), оборудованный регулятором давления (16), клапан (17), который посредством трубопровода соединен с трубкой для впуска вспомогательного топлива в камеру сгорания (30), и регулировочный клапан (28), соединенный с регулятором расхода (27), при этом упомянутый регулятор расхода (27) соединен с регулятором температуры (26), соединенным с датчиком температуры (25), при этом упомянутый датчик температуры (25) соединен с воспринимающим элементом температуры (25а), установленным на способной выдерживать высокую температуру и высокое давление емкости (21) для хранения воздуха.

7. Устройство по п.4, дополнительно снабженное устройством для автоматического добавления вспомогательного топлива и способной выдерживать высокую температуру и высокое давление емкостью (21) для хранения воздуха, установленной между трехходовой трубкой (19) и девятым трубопроводом (18а), при этом упомянутое устройство для автоматического добавления вспомогательного топлива содержит стальной барабан (15), оборудованный регулятором давления (16), клапан (17), посредством трубопровода соединенный с трубкой для впуска вспомогательного топлива в камеру сгорания (30), и регулировочный клапан (28), соединенный с регулятором расхода (27), при этом упомянутый регулятор расхода (27) соединен с регулятором температуры (26), соединенным с датчиком температуры (25), который соединен с воспринимающим элементом температуры (25а), установленным на способной выдерживать высокую температуру и высокое давление емкости (21) для хранения воздуха.

8. Устройство по п.2, снабженное малым воздушным компрессором (11), оборудованным пневмоаккумулятором и клапаном (12), который соединен по отдельности с клапаном (12а) и третьим трубопроводом (18) посредством трехходовой трубки, при этом упомянутый третий трубопровод (18) оборудован регулировочным клапаном (24), регулятором давления (23), который соединен с другим концом регулировочного клапана (24), датчиком давления (22), соединенным с другим концом регулятора давления (23), и трехходовой трубкой (19), соединенной своим первым концом с третьим трубопроводом (18), своим вторым концом - с однопутевым пневмораспределителем (20) и своим третьим концом - с упомянутой способной выдерживать высокую температуру и высокое давление емкостью (21) для хранения воздуха, при этом упомянутый клапан (12а) соединен с четвертым трубопроводом (13) и пятым трубопроводом (14), а упомянутый четвертый трубопровод (13) соединен по отдельности с закрытым винтовым питателем (7) и топливной емкостью (1), при этом обеспечена возможность управления давлением внутри топливной емкости (1) и винтового питателя (7) таким образом, что оно постоянно поддерживается на уровне, превышающем давление в камере сгорания (30), для недопущения протекания горячего газа к винтовому питателю (7) и топливной емкости (1) и исключения угрозы безопасности системы, при этом упомянутый пятый трубопровод (14) соединен с водоподающим резервуаром (47).

9. Устройство по п.3, снабженное малым воздушным компрессором (11), включающим пневмоаккумулятор и клапан (12), который соединен по отдельности с клапаном (12а) и третьим трубопроводом (18) посредством трехходовой трубки, при этом упомянутый третий трубопровод (18) снабжен регулировочным клапаном (24), регулятором давления (23), который соединен с другим концом регулировочного клапана (24), датчиком давления (22), который соединен с другим концом регулятора давления (23), и трехходовой трубкой (19), соединенной своим первым концом с третьим трубопроводом (18), своим вторым концом - с однопутевым пневмораспределителем (20) и своим третьим концом - с упомянутой способной выдерживать высокую температуру и высокое давление емкостью (21) для хранения воздуха, при этом упомянутый клапан (12а) соединен с четвертым трубопроводом (13) и пятым трубопроводом (14), а упомянутый четвертый трубопровод (13) соединен по отдельности с закрытым винтовым питателем (7) и топливной емкостью (1), при этом обеспечена возможность управления давлением внутри топливной емкости (1) и винтового питателя (7) таким образом, что оно постоянно поддерживается на уровне, превышающем давление в камере сгорания (30), для недопущения протекания горячего газа к винтовому питателю (7) и топливной емкости (1) и исключения угрозы безопасности системы, при этом упомянутый пятый трубопровод (14) соединен с водоподающим резервуаром (47).

10. Устройство по п.4, снабженное малым воздушным компрессором (11), оборудованным пневмоаккумулятором и клапаном (12), соединенным по отдельности с клапаном (12а) и третьим трубопроводом (18) посредством трехходовой трубки, при этом упомянутый третий трубопровод (18) оборудован регулировочным клапаном (24), регулятором давления (23), который соединен с другим концом регулировочного клапана (24), датчиком давления (22), который соединен с другим концом регулятора давления (23), и трехходовой трубкой (19), соединенной своим первым концом с третьим трубопроводом (18), своим вторым концом - с однопутевым пневмораспределителем (20) и своим третьим концом - с упомянутой способной выдерживать высокую температуру и высокое давление емкостью (21) для хранения воздуха, при этом упомянутый клапан (12а) соединен с четвертым трубопроводом (13) и пятым трубопроводом (14), а упомянутый четвертый трубопровод (13) соединен по отдельности с закрытым винтовым питателем (7) и топливной емкостью (1), при этом обеспечена возможность управления давлением внутри топливной емкости (1) и винтового питателя (7) таким образом, что оно постоянно поддерживается на уровне, превышающем давление в камере сгорания (30), для недопущения протекания горячего газа к винтовому питателю (7) и топливной емкости (1) и исключения угрозы безопасности системы, при этом упомянутый пятый трубопровод (14) соединен с водоподающим резервуаром (47).

11. Устройство по п.2, снабженное устройством для предварительного нагревания воздуха, содержащим подогреватель воздуха, имеющий впускное отверстие (42) для впуска холодного воздуха, первый трубопровод (43), клапан (44) и фильтр выхлопного газа (45), при этом упомянутый подогреватель воздуха расположен вокруг выхлопной трубы (40) газовой турбины (36) и через посредство первого трубопровода (43) соединен с воздушным компрессором (37), причем упомянутая выхлопная труба (40) и первый трубопровод (43) соединены между собой вторым трубопроводом (40а), оборудованным клапаном (44) и фильтром выхлопного газа (45).

12. Устройство по п.3, снабженное устройством для предварительного нагревания воздуха, содержащим подогреватель воздуха, имеющий впускное отверстие (42) для впуска холодного воздуха, первый трубопровод (43), клапан (44) и фильтр выхлопного газа (45), при этом упомянутый подогреватель воздуха расположен вокруг выхлопной трубы (40) газовой турбины (36) и через посредство первого трубопровода (43) соединен с воздушным компрессором (37), причем упомянутая выхлопная труба (40) и первый трубопровод (43) соединены между собой вторым трубопроводом (40а), оборудованным клапаном (44) и фильтром выхлопного газа (45).

13. Устройство по п.4, снабженное устройством для предварительного нагревания воздуха, содержащим подогреватель воздуха, имеющий впускное отверстие (42) для впуска холодного воздуха, первый трубопровод (43), клапан (44) и фильтр выхлопного газа (45), при этом упомянутый подогреватель воздуха расположен вокруг выхлопной трубы (40) газовой турбины (36) и через посредство первого трубопровода (43) соединен с воздушным компрессором (37), причем упомянутая выхлопная труба (40) и первый трубопровод (43) соединены между собой вторым трубопроводом (40а), оборудованным клапаном (44) и фильтром выхлопного газа (45).

14. Устройство по п.2, в котором донная область камеры сгорания (30) оборудована внутренней жаровой трубой (32) из тугоплавкого материала, в которой выполнено отверстие для удаления золы, и между внутренней поверхностью стенки камеры сгорания (30) и упомянутой внутренней жаровой трубой (32) из тугоплавкого материала проложена пористая огнестойкая облицовка 33.

15. Устройство по п.3, в котором донная область камеры сгорания (30) оборудована внутренней жаровой трубой (32) из тугоплавкого материала, в которой выполнено отверстие для удаления золы, и между внутренней поверхностью стенки камеры сгорания (30) и упомянутой внутренней жаровой трубой (32) из тугоплавкого материала проложена пористая огнестойкая облицовка 33.

16. Устройство по п.4, в котором донная область камеры сгорания (30) оборудована внутренней жаровой трубой (32) из тугоплавкого материала, в которой выполнено отверстие для удаления золы, и между внутренней поверхностью стенки камеры сгорания (30) и упомянутой внутренней жаровой трубой (32) из тугоплавкого материала проложена пористая огнестойкая облицовка 33.

17. Устройство по п.2, в котором на стенке камеры сгорания (30) закреплена распылительная головка (52), соединенная с одним концом седьмого трубопровода (51), другой конец которого соединен с выходом водонагревателя (50), а вход упомянутого водонагревателя (50) через восьмой трубопровод (49) соединен с водоподающим резервуаром (47), причем водонагреватель (50) установлен вблизи выхлопной трубы (40) газовой турбины (36), при этом вышеупомянутый седьмой трубопровод (51) оборудован клапаном (56), соединенным с регулятором расхода (55), один конец которого соединен с датчиком расхода (57), а другой конец регулятора расхода (55) соединен с регулятором температуры (54), при этом другой конец упомянутого регулятора температуры (54) соединен с датчиком температуры (53), который соединен с воспринимающим элементом температуры (53а), установленным на стенке камеры сгорания (30).

18. Устройство по п.3, в котором на стенке камеры сгорания (30) закреплена распылительная головка (52), соединенная с одним концом седьмого трубопровода (51), другой конец которого соединен с выходом водонагревателя (50), причем вход упомянутого водонагревателя (50) через восьмой трубопровод (49) соединен с водоподающим резервуаром (47), а водонагреватель (50) установлен вблизи выхлопной трубы (40) газовой турбины (36), при этом вышеупомянутый седьмой трубопровод (51) оборудован клапаном (56), соединенным с регулятором расхода (55), при этом один конец упомянутого регулятора расхода (55) соединен с датчиком расхода (57), а другой его конец соединен с регулятором температуры (54), при этом другой конец упомянутого регулятора температуры (54) соединен с датчиком температуры (53), соединенным с воспринимающим элементом температуры (53а), установленным на стенке камеры сгорания (30).

19. Устройство по п.4, в котором на стенке камеры сгорания (30) закреплена распылительная головка (52), соединенная с одним концом седьмого трубопровода (51), другой конец которого соединен с выходом водонагревателя (50), причем вход упомянутого водонагревателя (50) через восьмой трубопровод (49) соединен с водоподающим резервуаром (47), а водонагреватель (50) установлен вблизи выхлопной трубы (40) газовой турбины (36), при этом вышеупомянутый седьмой трубопровод (51) оборудован клапаном (56), соединенным с регулятором расхода (55), при этом один конец упомянутого регулятора расхода (55) соединен с датчиком расхода (57), а другой его конец соединен с регулятором температуры (54), при этом другой конец упомянутого регулятора температуры (54) соединен с датчиком температуры (53), который соединен с воспринимающим элементом температуры (53а), установленным на стенке камеры сгорания (30).

20. Способ подачи порошкообразного топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя открытого цикла для сгорания и совершения работы, включающий следующие операции:

подача порошкообразного топлива для сгорания в камеру сгорания (30) с помощью закрытого винтовым питателя (7) со дна топливной емкости (1), закрытой крышкой (2), предотвращающей утечки, с целью получения горячего газа с высоким давлением и высокой температурой, при этом обеспечивают недопущение протекания горячего газа с высоким давлением и высокой температурой к подающему трубопроводу и винтовому питателю, исключая его контакт с топливом и возгорание питателя,

подача получаемого горячего газа с высоким давлением и высокой температурой в газовую турбину (36) для совершения работы при расширении с целью приведения во вращение вала газовой турбины (36), при этом все вращающиеся валы, а именно вал газовой турбины (36), вал воздушного компрессора (37), вал приводной сцепляющей муфты (38) и вал генератора (39) соединяют между собой с обеспечением возможности сжимать и перекачивать воздух воздушным компрессором (37) при вращении вала газовой турбины, и

подача находящегося под высоким давлением воздуха в камеру сгорания (30) для улучшения условий сгорания топлива.

21. Способ по п.20, включающий следующие операции:

подача находящегося под высоким давлением легко воспламеняемого вспомогательного топлива с обеспечением его стекания от стального барабана (15) к камере сгорания (30) для сгорания и получения горячего газа с высоким давлением и высокой температурой,

подача получаемого горячего газа с высоким давлением и высокой

температурой в газовую турбину (36) для производства работы при расширении с целью приведения во вращение вала газовой турбины (36), при этом все вращающиеся валы, а именно, вал газовой турбины (36), вал воздушного компрессора (37), вал приводной сцепляющей муфты (38) и вал генератора (39) соединяют между собой с обеспечением возможности сжатия и перекачивания воздуха воздушным компрессором (37),

подача находящегося под высоким давлением воздуха от воздушного компрессора (37) в камеру сгорания (30) с целью способствования сгоранию топлива, при этом при повышении температуры подогретого и сжатого воздуха до установленного нижнего температурного предела, приблизительно на 50°С выше температуры спонтанного возгорания порошкообразного топлива, обеспечивают автоматическое срабатывание регулировочного клапана (28) для предотвращения поступления находящегося под высоким давлением легко воспламеняющегося вспомогательного топлива в камеру сгорания (30) с целью его экономии.

22. Способ по п.20, включающий следующие операции:

подача находящегося под высоким давлением воздуха из пневмоаккумулятора (11) малого воздушного компрессора в камеру сгорания (30) для сгорания порошкообразного топлива в камере сгорания (30) с образованием горячего газа с высоким давлением и высокой температурой,

регулирование, путем открывания/закрывания клапана (12а), подачи находящегося под высоким давлением воздуха, температура которого близка к температуре внешней среды, в топливную емкость (1) и винтовой питатель (7), с обеспечением поддержания давления внутри топливной емкости (1) и винтового питателя (7) постоянно на уровне, превышающем давление в камере сгорания (30), благодаря чему обеспечивают недопущение протекания горячего газа к винтовому питателю (7) и топливной емкости (1) и исключают угрозу безопасности системы,

подача получаемого горячего газа с высоким давлением и высокой температурой в газовую турбину (36) для производства работы при расширении с целью приведения во вращение вала газовой турбины (36), при этом все вращающиеся валы, а именно вал газовой турбины (36), вал воздушного компрессора (37), вал приводной сцепляющей муфты (38) и вал генератора (39) соединяют между собой, обеспечивая при вращении вала газовой турбины (36) возможность сжимать и перекачивать воздух, воздушным компрессором (37) и

подача находящегося под высоким давлением воздуха от воздушного компрессора (37) в камеру сгорания (30) с целью способствования сгоранию топлива,

закрытие регулировочного клапана (24) с целью прекращения поступления находящегося под высоким давлением воздуха от третьего трубопровода (18), как только давление в способной выдерживать высокую температуру и высокое давление емкости (21) для хранения воздуха поднимется до установленного нижнего уровня давления.

23. Способ по п.20, включающий следующие операции:

предварительное нагревание окружающего воздуха и перемешивание его с небольшим количеством выхлопных газов из газовой турбины (36),

подача упомянутого воздуха в воздушный компрессор (37), где он подвергается сжатию, при этом выходящий из воздушного компрессора (37) и подаваемый в камеру сгорания (30) сжатый воздух имеет температуру выше, чем температура самопроизвольного воспламенения порошкообразного топлива, с обеспечением энергичного горения порошкообразного топлива в камере сгорания (30) и с образованием горячего газа с высоким давлением и высокой температурой,

подача получаемого горячего газа с высоким давлением и высокой температурой в газовую турбину (36) для производства работы при расширении с целью приведения во вращение вала газовой турбины (36), при этом все вращающиеся валы, а именно, вал газовой турбины (36), вал воздушного компрессора (37), вал приводной сцепляющей муфты (38) и вал генератора (39) соединяют между собой, с обеспечением возможности при вращении вала газовой турбины (36) для воздушного компрессора (37) сжимать и перекачивать воздух, и

подача находящегося под высоким давлением и имеющего высокую температуру воздуха от воздушного компрессора (37) в камеру сгорания (30) с целью способствования сгоранию топлива.

24. Способ по п.21, включающий следующие операции:

подача находящегося под высоким давлением воздуха из пневмоаккумулятора (11) малого воздушного компрессора в камеру сгорания (30) с обеспечением сгорания порошкообразного топлива в камере сгорания (30) с образованием горячего газа с высоким давлением и высокой температурой,

регулирование, путем открывания/закрывания клапана (12а), подачи находящегося под высоким давлением воздуха, температура которого близка к температуре внешней среды, в топливную емкость (1) и винтовой питатель (7) с обеспечением поддержания давления внутри топливной емкости (1) и винтового питателя (7) постоянно на уровне, превышающем давление в камере сгорания (30), недопущения протекания горячего газа к винтовому питателю (7) и топливной емкости (1) и исключением угрозы безопасности системы,

подача получаемого горячего газа с высоким давлением и высокой температурой в газовую турбину (36) для производства работы при расширении с целью приведения во вращение вала газовой турбины (36), при этом все вращающиеся валы, а именно вал газовой турбины (36), вал воздушного компрессора (37), вал приводной сцепляющей муфты (38) и вал генератора (39) соединяют между собой с обеспечением возможности при вращении вала газовой турбины (36) сжимать и перекачивать воздух воздушным компрессором (37),

подача находящегося под высоким давлением воздуха от воздушного компрессора (37) в камеру сгорания (30) с целью способствования сгоранию топлива,

закрытие регулировочного клапана (24) для прекращения поступления находящегося под высоким давлением воздуха от третьего трубопровода (18), как только давление в способной выдерживать высокую температуру и высокое давление емкости (21) для хранения воздуха поднимется до установленного нижнего уровня давления.

25. Способ по п.22, включающий следующие операции:

предварительное нагревание окружающего воздуха и перемешивание его с небольшим количеством выхлопных газов из газовой турбины (36),

подача упомянутого воздуха в воздушный компрессор (37), где он подвергается сжатию, при этом выходящий из воздушного компрессора (37) и подаваемый в камеру сгорания (30) сжатый воздух имеет температуру выше, чем температура самопроизвольного воспламенения порошкообразного топлива, с обеспечением энергичного горения порошкообразного топлива в камере сгорания (30) и с образованием горячего газа с высоким давлением и высокой температурой,

подача получаемого горячего газа с высоким давлением и высокой температурой в газовую турбину (36) для производства работы при расширении с целью приведения во вращение вала газовой турбины (36), при этом все вращающиеся валы, а именно вал газовой турбины (36), вал воздушного компрессора (37), вал приводной сцепляющей муфты (38) и вал генератора (39) соединяют между собой, с обеспечением при вращении вала газовой турбины (36) возможности сжимать и перекачивать воздух воздушным компрессором (37), и

подача находящегося под высоким давлением и имеющего высокую температуру воздуха от воздушного компрессора (37) в камеру сгорания (30) с целью способствования сгоранию топлива.

26. Способ по п.24, включающий следующие операции:

подача находящегося под высоким давлением воздуха из пневмоаккумулятора (11) малого воздушного компрессора в камеру сгорания (30) с обеспечением сгорания порошкообразного топлива в камере сгорания (30) и с образованием горячего газа с высоким давлением и высокой температурой,

подача получаемого горячего газа с высоким давлением и высокой температурой в газовую турбину (36) для производства работы при расширении с целью приведения во вращение вала газовой турбины (36), при этом все вращающиеся валы, а именно вал газовой турбины (36), вал воздушного компрессора (37), вал приводной сцепляющей муфты (38) и вал генератора (39) соединяют между собой с обеспечением возможности при вращении вала газовой турбины (36) сжимать и перекачивать воздух воздушным компрессором (37), и

подача находящегося под высоким давлением воздуха от воздушного компрессора (37) в камеру сгорания (30) с целью способствования сгоранию топлива.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу и устройству для подачи порошкообразного топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя открытого цикла для быстрого, безопасного и эффективного сжигания этого топлива с целью генерирования электроэнергии, в частности к новым способу и устройству, предусматривающим использование винтового питателя закрытого типа.

Предпосылки создания изобретения

Согласно текущему уровню техники генерирования электроэнергии при сжигании угольного порошка, вводимого в камеру сгорания газотурбинного двигателя открытого цикла, действуют следующим образом: сначала уголь измельчают до порошкообразного состояния и просеивают, затем полученный угольный порошок в смеси с воздухом с помощью лопастного насоса распределительного устройства (может быть названо также делительным устройством) по воздухопроводу подают в центральный воздушный канал лопастного насоса, после чего порошок подвергают сжатию с помощью воздушного компрессора и подают в питательные патрубки регулятора, установленные вокруг распределительного устройства, при этом другой конец каждого питательного патрубка соединен с малым выхлопным соплом, а снаружи присоединено большое выхлопное сопло, которое выполнено с равномерным распределением вокруг камеры сгорания, благодаря чему обеспечивается равномерное введение через малое выхлопное сопло угольного порошка, смешанного с воздухом, в камеру сгорания, в то время как большое выхлопное сопло выбрасывает находящийся под высоким давлением воздух, так что с целью более быстрого сгорания для угольного порошка обеспечивается большая поверхность контакта с воздухом. В газотурбинном двигателе открытого цикла чем больше давление, обеспечиваемое воздушным компрессором, тем больше давление в камере сгорания и тем выше коэффициент полезного действия системы. Обычно давление повышают минимум в четыре раза. Например, коэффициент полезного действия воздушного компрессора составляет 85%, отношение Cp/Cv (отношение удельной теплоемкости при постоянном давлении к удельной теплоемкости при постоянном объеме) для воздуха равно 1,4, температура воздуха на входе в воздушный компрессор равна 25°С, а температура воздуха на выходе из воздушного компрессора достигает 195,35°С. При обеспечиваемом воздушным компрессором коэффициенте сжатия больше чем 4 для подачи смеси угольного порошка с воздухом в камеру сгорания потребуется, чтобы лопастной насос в распределительном устройстве обеспечивал намного больший коэффициент сжатия. Следовательно, температура воздуха также будет выше чем 195,35°С. Среди сложных каменноугольных смесей каменноугольный креозот содержит около 300 различных химических соединений, включая фенол (температура плавления 43°С, температура воспламенения 79°С, температура начала кипения 182°С), крезол (температура плавления 31°С, температура воспламенения 81°С, температура начала кипения 191°С) и полициклические ароматические углеводороды (температура воспламенения более 55°С, температура начала кипения в диапазоне приблизительно 180-390°С). Аналогично, среди сложных древесноугольных смесей древесный креозот также содержит такие химические соединения, как гваякол (иначе называемый о-метоксифенол) (температура плавления 27,9°С, температура начала кипения 205°С) и крезол (температура плавления 31°С, температура воспламенения 81°С, температура начала кипения 191°С). Таким образом, как только порошок каменного или растительного угля вступает в контакт со сжатым с помощью вышеупомянутого воздушного компрессора воздухом при температуре, превышающей 195,35°С, некоторые из химических соединений, присутствующих в каменноугольном креозоте и древесноугольном креозоте, сгорят, некоторые из несгоревших химических соединений будут создавать сажу, а некоторые подвергнутся расплавлению и будут налипать на внутреннюю поверхность сопел или распределительных патрубков, что может привести к их закупорке. В таком случае, если пользователь намеревается использовать для наземных или водных транспортных средств или для генерирования электроэнергии газотурбинный двигатель открытого цикла, то ему нужно будет регулярно удалять из распределительных патрубков маслянистые загрязнения и сажу.

Краткое описание изобретения

Изобретение относится к способу и устройству, которое выполнено с возможностью подачи порошкообразного топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя открытого цикла с использованием винтового питателя закрытого типа, который предотвращает утечку находящегося под высоким давлением горячего газа в направлении вдоль вращающегося вала шнека внутри герметизирующей оболочки, подает порошкообразное топливо в камеру сгорания газотурбинного двигателя открытого цикла для быстрого, безопасного и эффективного сжигания этого топлива с целью генерирования электроэнергии. Существует три вида винтовых питателей закрытого типа, из которых в первом для обеспечения закрытого исполнения используется приводное устройство, содержащее электродвигатель и шестеренчатый редуктор, которое приводит в движение внешний магнит, а внутренний магнит и шнек, заключенные в герметизирующую оболочку, приводятся в движение за счет магнитной связи между упомянутыми внешним и внутренним магнитами, во втором для обеспечения закрытого исполнения используется приводное устройство, содержащее электродвигатель и шестеренчатый редуктор, которое плотно соединено с вращающимся валом шнека, и в третьем для обеспечения закрытого исполнения в месте соединения вращающегося вала винтового питателя закрытого типа и приводного устройства, содержащего электродвигатель и шестеренчатый редуктор, установлен противовыбросовый сальник, при этом упомянутый противовыбросовый сальник набит сальниковой набивкой или сальниковым уплотнением и надежно заперт с помощью сальникового крана. Все описанные выше три вида винтовых питателей закрытого типа обеспечивают предотвращение утечки горячего газа из камеры сгорания в направлении вдоль вращающегося вала винтового питателя; кроме того, емкость для хранения порошкообразного топлива полностью герметизирована, так что находящийся под высоким давлением горячий газ в камере сгорания не может течь по направлению к питающему патрубку и винтовому питателю, благодаря чему удается избежать контакта с топливом и предотвратить его горение за питателем. Следовательно, для безопасной и непрерывной подачи порошкообразного топлива в камеру сгорания, где оно вступает в контакт с находящимся под высоким давлением воздухом, в результате чего образуется горячий под высоким давлением газ, пригоден любой из вышеописанных винтовых питателей; далее газ поступает в газовую турбину, где при расширении совершает работу и где генерируется электроэнергия для приведения в действие воздушных компрессоров, наземных или водных транспортных средств, систем генерирования электроэнергии и других устройств. Для более легкого, безопасного и эффективного запуска вышеописанной системы применяют следующие процедуры и используют следующее оборудование, обеспечивающее преодоление недостатков предшествующего уровня техники.

(1) Используют устройство для автоматического добавления вспомогательного топлива

Поскольку температура самопроизвольного воспламенения твердого топлива (для порошкообразного угля из буковой древесины приблизительно 450°С) намного выше, чем у бензина, температура воздуха после предварительного нагревания и сжатия с запуском системы займет время, необходимое для достижения температуры, несколько превышающей температуру самопроизвольного воспламенения твердого топлива; в этом случае может быть достигнута полная мощность системы, а камера сгорания снабжена патрубком впуска вспомогательного топлива, который соединен с устройством для автоматического добавления вспомогательного топлива, находящегося под высоким давлением; так что при запуске системы или уменьшении мощности, т.е. когда температура воздуха, поступающего в камеру сгорания, все еще ниже, чем температура самопроизвольного воспламенения твердого топлива, для обеспечения гибкого и быстрого запуска и такой же работы, какую обеспечивают системы, известные из предшествующего уровня техники, может быть быстро добавлено вспомогательное топливо.

(2) Используют малый воздушный компрессор с пневмоаккумулятором

С целью предотвращения течения находящегося при высокой температуре и под высоким давлением горячего газа в направлении винтового питателя и емкости для хранения порошкообразного топлива используется малый воздушный компрессор с пневмоаккумулятором; при этом упомянутый пневмоаккумулятор, верхняя область емкости для хранения порошкообразного топлива и герметизирующая оболочка закрытого винтового питателя сообщены посредством малой трубки, так что через упомянутую малую трубку для находящегося под высоким давлением воздуха в пневмоаккумуляторе обеспечена возможность подведения к емкости для хранения порошкообразного топлива и герметизирующей оболочке винтового питателя и давление постоянно поддерживается на уровне несколько выше, чем давление в камере сгорания, благодаря чему предотвращается течение горячего газа в направлении винтового питателя и емкости для хранения порошкообразного топлива, что было бы угрозой безопасности системы. Кроме того, трубкой соединены пневмоаккумулятор и емкость для хранения находящегося при высокой температуре и под высоким давлением воздуха, и при запуске системы находящийся под высоким давлением воздух в пневмоаккумуляторе через емкость для хранения находящегося при высокой температуре и под высоким давлением воздуха может быть подан непосредственно в камеру сгорания, благодаря чему обеспечивается быстрое достижение полной мощности.

(3) Используют устройство для предварительного нагревания воздуха

Как только система начинает работать, воздушный компрессор перемешивает предварительно нагретый воздух с небольшим количеством выхлопного газа, температура которого, скорее всего, выше температуры самопроизвольного воспламенения порошкообразного топлива в камере сгорания.

(4) Используют внутреннюю Г-образную жаровую трубу из тугоплавкого материала и пористую огнестойкую облицовку

Внутренняя Г-образная жаровая труба из тугоплавкого материала расположена в нижней зоне горения внутри камеры сгорания и предназначена для недопущения горения пламени, образующегося при сгорании топлива, за стенкой камеры сгорания при поддержке воздуха, находящегося при высокой температуре, а пористая огнестойкая облицовка проложена между внутренней поверхностью стенки камеры сгорания и упомянутой внутренней Г-образной жаровой трубой из тугоплавкого материала и предназначена для недопущения выброса горячей воды или пара при гашении пламени, а также для недопущения горения пламени, образующегося при сгорании топлива, за стенкой камеры сгорания.

(5) Используют устройство автоматического охлаждения

В случае если температура в камере сгорания слишком высока, система управления автоматически переводит клапан, соединенный с распылительной головкой, в более открытое положение, а затем для понижения температуры в целях обеспечения безопасности в камеру сгорания через распылительную головку под давлением впускается больше воды или пара, а в случае слишком низкой температуры в камере сгорания клапан автоматически переводится в более закрытое положение, и подача воды или пара уменьшается, чтобы дать камере сгорания разогреться, благодаря чему обеспечивается стабильность выходной мощности системы.

Для лучшего понимания сути предлагаемого изобретения в дальнейшем описании охарактеризованный выше предпочтительный вариант его осуществления, который служит только в качестве иллюстративного примера, описывается более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание прилагаемых чертежей

На фиг.1 схематично проиллюстрированы являющиеся предметом предлагаемого изобретения способ и устройство для подачи порошкообразного топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя открытого цикла с помощью винтового питателя закрытого типа.

На фиг.2 устройство согласно предлагаемому изобретению схематично показано при подаче порошкообразного топлива в камеру сгорания с помощью первого варианта винтового питателя.

На фиг.3 устройство согласно предлагаемому изобретению схематично показано при подаче порошкообразного топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя открытого цикла с помощью второго варианта винтового питателя.

На фиг.4 устройство согласно предлагаемому изобретению схематично показано при подаче порошкообразного топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя открытого цикла с помощью третьего варианта винтового питателя.

На фиг.5 схематично показана камера сгорания устройства согласно предлагаемому изобретению.

Подробное описание предлагаемого изобретения

На фиг.1 схематично проиллюстрированы являющиеся предметом предлагаемого изобретения способ и устройство для подачи порошкообразного топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя открытого цикла с помощью винтового питателя закрытого типа, в состав которого входят следующие узлы: емкость 1 для хранения порошкообразного топлива (топливная емкость), винтовой питатель 7 закрытого типа (закрытый винтовой питатель), камера сгорания 30, газовая турбина 36 и воздушный компрессор 37, причем донная область топливной емкости 1 сообщена с внутренним пространством закрытого винтового питателя 7, при этом упомянутая топливная емкость 1 представляет собой резервуар высокого давления и выполнена с возможностью вмещать порошкообразное топливо с обеспечением для последнего возможности под действием гравитационных сил падать из донной области топливной емкости 1 во внутреннее пространство закрытого винтового питателя 7, верхняя горловина топливной емкости 1 снабжена крышкой 2, которая выполнена с возможностью ее открывания для загрузки в топливную емкость 1 порошкообразного топлива и закрывания для предотвращения утечки находящегося под высоким давлением горячего газа, донная область топливной емкости 1 имеет скошенную или коническую форму, верхняя область топливной емкости 1 сообщена с трубопроводом 13, так что через упомянутый трубопровод 13 обеспечена возможность введения в топливную емкость 1 находящегося под высоким давлением холодного воздуха.

Входной конец закрытого винтового питателя 7 сообщен с топливной емкостью 1, а его выходной конец подходит к питающей трубке 7а, которая сообщена с впускной трубкой камеры сгорания 30. Всего рассматривается три следующих предпочтительных варианта осуществления предлагаемого изобретения. В первом варианте (проиллюстрирован на фиг.2) закрытый винтовой питатель 7 содержит электродвигатель 3, шестеренчатый редуктор 3а, внешний магнит 4, внутренний магнит 5, герметизирующую оболочку 6, корпус закрытого винтового питателя 7, питающую трубку 7а, кольцеобразное уплотнение 8, подшипник 9 и шнек 10. Приводная система, образованная электродвигателем 3 и шестеренчатым редуктором 3а, выполнена с возможностью приведения в движение внешнего магнита 4 и вращения, через посредство последнего, благодаря магнитной связи, внутреннего магнита 5 и выполненного за одно с последним шнека 10, находящихся внутри герметизирующей оболочки 6 закрытого винтового питателя 7. При работе упомянутой приводной системы порошкообразное топливо, падающее из донной области топливной емкости 1 во внутреннее пространство закрытого винтового питателя 7, попадает на шнек 10, посредством которого быстро транспортируется в питающую трубку 7а, откуда попадает в камеру сгорания 30. Во втором варианте (проиллюстрирован на фиг.3) закрытый винтовой питатель 7 содержит электродвигатель 3', шестеренчатый редуктор 3а', резиновую пробку 4', по центру которой выполнено отверстие для пропускания сквозь резиновую пробку 4' электрического провода, прикручивающуюся крышку 5', которая предназначена для фиксирования резиновой пробки 4' и герметизации упомянутого отверстия по центру последней и также по центру снабжена отверстием для пропускания электрического провода, герметизирующую оболочку 6' приводной системы, которая состоит из электродвигателя 3' и шестеренчатого редуктора 3а', корпус закрытого винтового питателя 7, питающую трубку 7а, кольцеобразное уплотнение 8', подшипник 9 и шнек 10, при этом упомянутая приводная система плотно соединена с установленным с возможностью вращения валом шнека 10 и установлена в герметизирующей оболочке 6', шнек 10 установлен в корпусе закрытого винтового питателя 7, а кольцеобразное уплотнение 8' установлено между герметизирующей оболочкой 6' и корпусом закрытого винтового питателя 7 и тоже плотно присоединено с помощью винтов и гаек, кроме того, с целью обеспечения герметичности закрытого винтового питателя 7 электрический провод электродвигателя 3' проложен в упомянутых центральных отверстиях, выполненных в резиновой пробке 4' и прикручивающейся крышке 5', с уплотнением, чтобы соединить упомянутый электрический провод и резиновую пробку с помощью вяжущих веществ, исключив этим утечку горячего газа через эти отверстия. При работе приводного устройства, состоящего из электродвигателя 3' и шестеренчатого редуктора 3а', порошкообразное топливо, падающее из донной области топливной емкости 1 во внутреннее пространство закрытого винтового питателя 7, попадает на шнек 10, посредством которого быстро транспортируется в питающую трубку 7а, откуда попадает в камеру сгорания 30. В третьем варианте (проиллюстрирован на фиг.4) закрытый винтовой питатель 7 содержит электродвигатель 3'', шестеренчатый редуктор 3а'', сальниковый кран 4'', сальник 5'', корпус закрытого винтового питателя 7, питающую трубку 7а, кольцеобразное уплотнение 8', подшипник 9 и шнек 10, при этом упомянутый сальник 5'' установлен в месте соединения вращающегося вала закрытого винтового питателя 7 и приводного устройства, которое состоит из электродвигателя 3'' и шестеренчатого редуктора 3а'', при этом с целью обеспечения герметичности закрытого винтового питателя 7 сальник 5'' набит сальниковой набивкой 8'' или сальниковым уплотнением и надежно заперт с помощью сальникового крана 4''.

Изображенная на фиг.5 камера сгорания 30 содержит приспособление для зажигания 31, внутреннюю жаровую трубу 32 из тугоплавкого материала, в нижней части которой выполнено отверстие для выгрузки золы, пористую огнестойкую облицовку 33, ручной (или ножной) регулировочный клапан 34, разгрузочный клапан 35, распылительную головку 52 и воспринимающий элемент температуры 53а. Приспособление для зажигания 31 установлено на трубе для впуска порошкообразного топлива, вспомогательного топлива и воздуха в камеру сгорания 30, обеспечивая зажигание порошкообразного топлива и вспомогательного топлива в камере сгорания 30. Упомянутая внутренняя Г-образная жаровая труба 32 из тугоплавкого материала установлена в нижней зоне горения внутри камеры сгорания 30 и предназначена для недопущения горения пламени, образующегося при сгорании топлива, за стенкой камеры сгорания 30 при поддержке воздуха, находящегося при высокой температуре. Пористая огнестойкая облицовка 33 проложена между внутренней поверхностью стенки камеры сгорания 30 и упомянутой внутренней Г-образной жаровой трубой 32 из тугоплавкого материала. Во избежание выброса горячей воды или пара при гашении пламени из распылительной головки 52, пористая огнестойкая облицовка 33 предотвращает горение пламени, образующегося при сгорании топлива, за стенкой камеры сгорания 30. Упомянутый ручной (или ножной) регулировочный клапан 34 установлен в трубопроводе между камерой сгорания 30 и газовой турбиной 36 и выполнен с возможностью регулирования потока горячего газа, поступающего в газовую турбину 36, с целью регулирования требуемой выходной мощности. Упомянутый разгрузочный клапан 35 выполнен с возможностью выгрузки золы, выгружаемой через отверстия во внутренней Г-образной жаровой трубе 32 из тугоплавкого материала и накапливающейся в донной области камеры сгорания 30. Распылительная головка 52 закреплена в стенке камеры сгорания 30 над пористой огнестойкой облицовкой 33 и соединена с одним концом седьмого трубопровода 51, при этом другой конец седьмого трубопровода 51 соединен с выходом водонагревателя 50, при этом вход водонагревателя 50 соединен с водоподающим резервуаром 47 через восьмой трубопровод 49, при этом в верхней области водоподающего резервуара 47 установлена прикручивающаяся крышка 48, которая для заправки водой может открываться. Водонагреватель 50 установлен вблизи выхлопной трубы 40 газовой турбины 36, благодаря чему обеспечивается возможность теплообмена между водой в водонагревателе 50, питающемся от водоподающего резервуара 47, и выхлопным газом в выхлопной трубе 40, и через седьмой трубопровод 51 к распылительной головке 52 подается предварительно нагретая вода или пар. Упомянутый седьмой трубопровод оборудован системой контроля, содержащей клапан 56, регулятор расхода 55, регулятор температуры 54, датчик расхода 57 и датчик температуры 53, при этом упомянутый клапан 56 соединен с регулятором расхода 55, один конец регулятора расхода 55 соединен с датчиком расхода 57, а другой конец регулятора расхода 55 соединен с регулятором температуры, при этом другой конец регулятора температуры 54 соединен с датчиком температуры 53. Датчик температуры 53 соединен с воспринимающим элементом температуры 53а, при этом этот воспринимающий элемент температуры 53а установлен на стенке камеры сгорания 30 и выполнен с возможностью детектирования температуры камеры сгорания 30, преобразования результатов детектирования в сигналы и передачи этих сигналов на датчик температуры 53. Датчик расхода 57 выполнен с возможностью детектирования потока воды или пара в седьмом трубопроводе 51, преобразования результатов детектирования в сигналы и передачи этих сигналов на регулятор расхода 55. Датчик расхода 57 и регулятор расхода 55 составляют вторичный контур управления для изменения расхода воды или пара, а именно, когда температура камеры сгорания 30 слишком высока, система управления автоматически переводит клапан 56, соединенный с распылительной головкой 52, в более открытое положение, через распылительную головку 52 в камеру сгорания 30 начинает подаваться больше воды или пара, в результате чего понижается температура камеры сгорания 30, благодаря чему повышается безопасность. Напротив, когда температура камеры сгорания 30 слишком низка, клапан 56 автоматически переводится в более закрытое положение и подача воды или пара уменьшается, чтобы дать камере сгорания разогреться, благодаря чему обеспечивается стабильность выходной мощности системы.

Газовая турбина 36 и камера сгорания 30 соединены посредством трубопровода, по которому горячий газ, образующийся в камере сгорания 30, поступает в газовую турбину 36, где при своем расширении производит работу по приведению во вращение выполненного с возможностью вращения вала газовой турбины 36. Все выполненные с возможностью вращения валы, а именно вал газовой турбины 36, вал воздушного компрессора 37, вал приводной сцепляющей муфты 38 и вал электрогенератора 39 соединены между собой, благодаря чему при вращении вала газовой турбины 36 для воздушного компрессора 37 обеспечивается возможность сжимать воздух, для электрогенератора 39 обеспечивается возможность генерирования электроэнергии, а для приводной сцепляющей муфты 38 обеспечивается крутящий момент для привода наземного или водного транспортного средства.

Вращающийся вал воздушного компрессора 37 соединен с вращающимся валом газовой турбины 36, а сам воздушный компрессор 37 через шестой трубопровод 46 соединен с однопутевым пневмораспределителем 20, который обеспечивает прохождение воздуха только в одном направлении - к камере сгорания 30.

Для обеспечения более легкого запуска вышеописанной системы предлагаемым изобретением предусматривается устройство для автоматического добавления вспомогательного топлива. В состав упомянутого устройства для автоматического добавления вспомогательного топлива входят стальной барабан 15, оборудованный регулятором давления 16, клапан 17, который посредством трубопровода соединен с трубкой для впуска вспомогательного топлива в камеру сгорания 30, и регулировочный клапан 28. Упомянутый стальной барабан 15 представляет собой резервуар высокого давления и выполнен с возможностью вмещения легковоспламеняемого вспомогательного топлива, например природного газа. Упомянутый регулятор давления 16 выполнен с возможностью понижать давление упомянутого легковоспламеняемого вспомогательного топлива, подаваемого из стального барабана 15. Упомянутый клапан 17 выполнен с возможностью принятия открытого и закрытого положений с целью управления потоком легковоспламеняемого вспомогательного топлива; при этом с регулировочным клапаном 28 отдельно соединен регулятор расхода 27, соединенный также с датчиком потока 29. Упомянутый регулятор расхода 27 соединен с регулятором температуры 26, упомянутый регулятор температуры 26 соединен с датчиком температуры 25; при этом упомянутый датчик температуры 25 соединен с воспринимающим элементом температуры 25а. Воспринимающий элемент температуры 25а установлен на способной выдерживать высокую температуру и высокое давление емкости 21 для хранения воздуха и выполнен с возможностью детектирования температуры упомянутой емкости 21, преобразования результатов детектирования в сигналы и передачи этих сигналов на датчик температуры 25. Датчик расхода 29 выполнен с возможностью детектирования потока легковоспламеняемого вспомогательного топлива в трубопроводе, преобразования результатов детектирования в сигналы и передачи этих сигналов на регулятор расхода 27. Датчик расхода 29 и регулятор расхода 27 составляют вторичный контур управления для изменения расхода легковоспламеняемого вспомогательного топлива, а именно, в процессе запуска системы, когда температура емкости 21 ниже заданной, или при понижении мощности, когда температура емкости 21 опускается ниже заданной (заданная температура несколько выше, чем температура самопроизвольного воспламенения порошкообразного топлива), от воспринимающего элемента температуры 25а на датчик температуры 25, регулятор температуры 26 и регулятор расхода 27 поступает соответствующий сигнал. В результате происходит включение регулировочного клапана 28, после чего для легковоспламеняемого вспомогательного топлива обеспечивается возможность подачи его из стального барабана 15 в камеру сгорания 30, благодаря чему обеспечивается возможность гибкого и быстрого запуска и такой же работы, какую обеспечивают системы, известные из предшествующего уровня техники.

Для повышения степени безопасности работы вышеописанной системы и быстрого достижения полной мощности в системе предусмотрен малый воздушный компрессор, который снабжен пневмоаккумулятором 11 и предназначен для подачи находящегося под высоким давлением холодного воздуха, при этом давление этого находящегося под высоким давлением подаваемого холодного воздуха выше, чем давление внутри камеры сгорания 30. Упомянутый снабженный пневмоаккумулятором 11 малый воздушный компрессор снабжен также клапаном 12, который соединен по отдельности с клапаном 12а и третьим трубопроводом 18 посредством трехходовой трубки. Третий трубопровод 18 оборудован регулировочным клапаном 24, регулятором давления 23, соединенным с другим концом регулировочного клапана 24, датчиком давления 22, соединенным с другим концом регулятора давления 23, и трехходовой трубкой 19, которая соединена своим первым концом с третьим трубопроводом 18, своим вторым концом с упоминавшимся выше однопутевым пневмораспределителем 20 и своим третьим концом с упоминавшейся выше способной выдерживать высокую температуру и высокое давление емкостью 21 для хранения воздуха. Упомянутый датчик давления 22 установлен на емкости 21 и выполнен с возможностью преобразования результатов детектирования в сигналы и передачи этих сигналов на регулятор давления 23. Упомянутый однопутевой пневмораспределитель 20 соединен с упоминавшимся выше шестым трубопроводом 46, выполнен с возможностью перекрывания поступления находящегося под высоким давлением воздуха (с температурой, близкой к температуре атмосферного воздуха) в шестой трубопровод 46 и обеспечения возможности поступления находящегося под высоким давлением воздуха в способную выдерживать высокую температуру и высокое давление емкость 21 для хранения воздуха. Имеется датчик расхода 58, который установлен в девятом трубопроводе 18а между емкостью 21 и камерой сгорания 30. Датчик расхода 58 соединен с устройством для установки отношения 59, которое соединено также с топливным контроллером 60; при этом датчик расхода 58 выполнен с возможностью детектирования потока воздуха в девятом трубопроводе 18а, преобразования результатов детектирования в сигналы и передачи этих сигналов на устройство для установки отношения 59 и топливный контроллер 60. Упомянутый топливный контроллер 60 соединен с приводным устройством и выполнен с возможностью регулирования скорости вращения приводного устройства, которое используется для регулирования скорости подачи порошкообразного топлива в камеру сгорания 30 с помощью закрытого винтового питателя 7. Упоминавшийся выше клапан 12а выполнен с возможностью принятия открытого или закрытого состояния с целью управления неинтенсивным поступлением находящегося под высоким давлением воздуха (с температурой, близкой к температуре атмосферного воздуха) в соединенные с клапаном 12а четвертый трубопровод 13 и пятый трубопровод 14. Четвертый трубопровод 13 соединен по отдельности с закрытым винтовым питателем 7 и топливной емкостью 1. Пятый трубопровод 14 соединен с водоподающим резервуаром 47; таким образом, для находящегося под высоким давлением воздуха (с температурой, близкой к температуре атмосферного воздуха) обеспечивается возможность течения через клапан 12а и четвертый трубопровод 13 в закрытый винтовой питатель 7 и топливную емкость 1, так чтобы давление во внутреннем пространстве топливной емкости 1 и закрытого винтового питателя 7 постоянно поддерживалось на уровне несколько выше, чем в камере сгорания 30. Благодаря этому предотвращается течение горячего газа в направлении закрытого винтового питателя 7 и топливной емкости 1, что было бы угрозой безопасности системы. Кроме того, через клапан 12, третий трубопровод 18 и трехходовую трубку 19 для находящегося под высоким давлением воздуха (с температурой, близкой к температуре атмосферного воздуха) обеспечивается возможность быстрого поступления в раскаленную камеру сгорания 30, благодаря чему система может быть выведена на полную выходную мощность.

С целью повышения эффективности система согласно предлагаемому изобретению снабжена устройством для предварительного нагревания воздуха, которое содержит подогреватель воздуха 41, имеющий впускное отверстие 42 для впуска холодного воздуха, первый трубопровод 43, клапан 44 и фильтр выхлопного газа 45. Упомянутый подогреватель воздуха 41 расположен вокруг выхлопной трубы 40 газовой турбины 36 и через посредство первого трубопровода 43 соединен с воздушным компрессором 37. Холодный воздух, поступающий через впускное отверстие 42, с помощью подогревателя воздуха 41 подвергается предварительному нагреванию, после чего по первому трубопроводу 43 поступает в воздушный компрессор 37. Кроме того, выхлопная труба 40 и первый трубопровод 43 соединены между собой вторым трубопроводом 40а, который оборудован клапаном 44 и фильтром выхлопного газа 45. Как только система запущена, под действием вращения вала газовой турбины 36 воздушный компрессор 37 начинает перекачивать подогретый воздух с небольшим количеством выхлопного газа, проникшего через фильтр выхлопного газа 45, так что подогретый воздух смешивается с небольшим количеством выхлопного газа, и сжатый воздух (температура которого превышает температуру самопроизвольного воспламенения порошкообразного топлива в камере сгорания 30) через однопутевой пневмораспределитель 20, установленный в шестом трубопроводе 46, поступает в трехходовую трубку 19, а затем, через емкость 21 и девятый трубопровод 18а, в камеру сгорания 30. Таким образом, сжатый воздух поступает в камеру сгорания 30, где вступает в контакт с порошкообразным топливом для поддержания горения.

Как можно видеть на фиг.1, для запуска системы открывается клапан 12 и находящийся под высоким давлением воздух, хранимый в пневмоаккумуляторе 11 малого воздушного компрессора, через регулировочный клапан 24 течет по третьему трубопроводу 18 и поступает к трехходовой трубке 19, откуда, поскольку однопутевой пневмораспределитель 20 заперт, воздух поступает в способную выдерживать высокую температуру и высокое давление емкость 21 для хранения воздуха, затем по девятому трубопроводу 18а через датчик расхода 58 воздух поступает в камеру сгорания 30. Датчик расхода 58 передает соответствующий сигнал на устройство для установки отношения 59 и топливный контроллер 60, осуществляя тем самым управление скоростью вращения приводного устройства (в состав которого входят электродвигатель 3 и шестеренчатый редуктор 3а) и шнека 10 и дальнейшее управление скоростью подачи порошкообразного топлива из топливной емкости 1 к внутренней жаровой трубе 32 камеры сгорания 30 через питающую трубку 7а. Тем временем клапан 17 открывается, обеспечивая для находящегося под высоким давлением легковоспламеняемого вспомогательного топлива возможность поступления из стального барабана 15 к внутренней жаровой трубе 32 камеры сгорания 30 через регулятор давления 16 и трубопровод. Затем для зажигания вспомогательного топлива и порошкообразного топлива в камере сгорания 30 приводится в действие приспособление для зажигания 31; при этом клапан 12а несколько приоткрыт. В результате этого для находящегося под высоким давлением воздуха в пневмоаккумуляторе 11 малого воздушного компрессора обеспечивается возможность поступления через четвертый трубопровод 13 в топливную емкость 1 и закрытый винтовой питатель 7, а через пятый трубопровод 14 в водоподающий резервуар 47. Горячий газ, образующийся в камере сгорания 30, через ручной (или ножной) регулировочный клапан 34 поступает в газовую турбину 36, где при своем расширении производит работу, приводя тем самым во вращение следующие выполненные с возможностью вращения валы: вал воздушного компрессора 37, вал приводной сцепляющей муфты 38 и вал электрогенератора 39. Большая часть выхлопного газа, выходящего из выхлопной трубы 40, которая пронизывает подогреватель воздуха 41 и водонагреватель 50, выбрасывается в атмосферу. Однако небольшое количество выхлопного газа от выхлопной трубы 40 через второй трубопровод 40а, клапан 44 и фильтр выхлопного газа 45 попадает в первый трубопровод 43, где происходит его смешивание с подогретым воздухом, благодаря чему обеспечивается быстрое повышение температуры воздуха. Нагретый таким образом до высокой температуры смешанный с выхлопным газом воздух (температура превышает температуру самопроизвольного воспламенения порошкообразного топлива в камере сгорания 30) поступает в воздушный компрессор 37 для дальнейшего перекачивания. Перекачиваемый воздушным компрессором 37 воздух из шестого трубопровода 46 через однопутевой пневмораспределитель 20 поступает в трехходовую трубку 19. Поскольку давление этого воздуха ниже, чем давление в третьем трубопроводе 18, этот находящийся при высокой температуре воздух направляется в способную выдерживать высокую температуру и высокое давление емкость 21 для хранения воздуха. Как только давление в способной выдерживать высокую температуру и высокое давление емкости 21 для хранения воздуха поднимается выше установленного нижнего предела, датчик давления 22 передает соответствующий сигнал на регулятор давления 23, в результате чего закрывается регулировочный клапан 24, перекрывая поступление находящегося под высоким давлением воздуха из третьего трубопровода 18. Тем временем благодаря дальнейшему поступлению подогретого и сжатого воздуха температура воздуха в способной выдерживать высокую температуру и высокое давление емкости 21 постепенно возрастает. Когда эта температура достигает установленного нижнего предела (приблизительно на 50°С выше температуры самопроизвольного воспламенения порошкообразного топлива), воспринимающий элемент температуры 25а посылает соответствующий сигнал на датчик температуры 25, а затем сигнал поступает на регулятор температуры 26 и регулятор расхода 27. В результате автоматически закрывается регулировочный клапан 28 и прекращается подача в камеру сгорания 30 под высоким давлением вспомогательного топлива, которое тем самым экономится. Поскольку температура сжатого воздуха, поступающего из емкости 21, превышает температуру самопроизвольного воспламенения порошкообразного топлива, при поступлении в камеру сгорания 30 сжатого горячего воздуха из девятого трубопровода 18а и вступлении его в контакт с порошкообразным топливом в камере сгорания 30 обеспечивается достаточное самоподдерживающееся сжигание этого топлива. Когда температура горячего газа превышает установленный для камеры сгорания 30 верхний предел температуры, воспринимающий элемент температуры 53а передает соответствующий сигнал на датчик температуры 53, а затем сигнал поступает на регулятор температуры 54 и регулятор расхода 55. Затем открывается клапан 56, в результате чего обеспечивается возможность для подачи, под действием сжатого воздуха, воды из водоподающего резервуара 47 в восьмой трубопровод 49 и через водонагреватель 50, восьмой трубопровод 49 и клапан 56 на распылительную головку 52, и наконец, вода распыляется на пористую огнестойкую облицовку 33 для понижения температуры горячего газа и предотвращения прогорания камеры сгорания 30. С целью увеличения скорости наземного или водного транспортного средства ручной (или ножной) регулировочный клапан 34 переводится в более открытое положение, в противном случае он закрывается.